CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS

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CARACTERIZAÇÃO FISIOGRÁFICA DE BACIAS HIDROGRÁFICAS 
 
1. Definição de bacia hidrográfica e seus componentes 
 
A bacia hidrográfica é uma área delimitada espacialmente pelo relevo através 
dos divisores de água (linha de pontos elevados), sendo drenada por um curso d'água ou 
um sistema conectado de cursos d'água (rede de drenagem), tal que, a vazão efluente é 
descarregada por uma simples saída, a seção de controle. 
Uma hipótese geralmente usada nos projetos de hidrologia é a de que os 
divisores de águas subterrâneas coincidem com os divisores de água superficiais. Isto 
nem sempre acontece e pode-se ter um volume de água subterrânea fluindo para outra 
bacia. 
O papel hidrológico da bacia hidrográfica é transformar uma entrada de volume 
concentrado no tempo (chuva) em uma saída de água (escoamento-vazão) mais 
distribuída ao longo do tempo. Os volumes de entrada e de saída são diferentes devidos 
às perdas por evapotranspiração e infiltração. 
A importância do estudo das bacias hidrográficas está no fato da mesma 
representar a unidade fundamental de análise do ciclo hidrológico na sua fase terrestre 
sendo respaldado pela lei 9.433 de 1997 (Lei das Águas). 
A rede de drenagem constitui-se de todos os corpos d’água da bacia e canais de 
escoamento. Tem sua importância destacada pela caracterização e manejo de bacias 
hidrográficas, determinação de sua capacidade de produção de água (Disponibilidade 
hídrica), caracterização do escoamento superficial, caracterização do potencial de 
produção e transporte de sedimentos, entre outros. 
A seção de controle é o local por onde toda a água captada pela bacia 
hidrográfica realiza sua drenagem. Também é conhecida como exutório. 
 
2. Análise escalar de bacias hidrográficas 
 
Em estudos hidrológicos o espaço é uma dimensão relevante para compreensão 
dos fenômenos e processos que compõem a dinâmica da água no sistema. Para tanto, os 
estudos são realizados a partir da definição da escala que se deseja obter a informação 
hidrológica. 
Atualmente, são observadas diversas formas de enquadra a bacia hidrográfica 
em termos escalares. A maioria das classificações foca, exclusivamente, no tamanho da 
bacia (área). Já algumas classificações buscam agregar a análise escalar a dinâmica dos 
processos hidrológicos. 
TUCCI (2003) em seu livro “Hidrologia: Ciência e Aplicação” propõem a 
classificação de bacias hidrográficas em função de seu tamanho com base nas áreas 
abaixo listadas: 
 Micro  < 10-4 km2 (100 ha); 
 Transição γ  10-4 – 10 km2 (100 – 1000 ha); 
 Meso  10 - 103 km2 (1000 -100000 ha); 
 Transição α  103 - 104 km2 (100000 – 1000000 ha); 
 Macro  > 104 km2 (> 1000000 ha); 
 
Já PAIVA e PAIVA (2001) em seu livro “Hidrologia Aplicada à Gestão de 
Pequenas Bacias Hidrográficas” trazem conceitos mais focados nos processos 
hidrológicos e nos procedimentos de observação para classificarem as bacias 
hidrográficas. Tais autores propõem a divisão das bacias em representativas, 
elementares e experimentais. 
Bacias representativas: são bacias instrumentadas com aparelhos de 
observação e registro de fenômenos hidrológicos que representam bacias situadas em 
uma mesma região homogênea. Apresentam extensões de 1 a 250 Km². Em geral essas 
bacias são instrumentadas para obtenção de dados típicos de uma região homogênea a 
que pertencem, permitindo a fundamentação de estudos que resultam em um melhor 
conhecimento dos processos hidrológicos. 
Bacias Elementares: são bacias de pequena ordem, que constituem a menor 
unidade geomorfológica onde podem ocorrer todos os processos elementares do ciclo 
hidrológico. Em geral, apresentam tamanho de ate 5 km
2
. 
Bacias experimentais: são bacias relativamente homogêneas no que se refere a 
cobertura do solo. Possuem características físicas relativamente uniformes, com área 
menor do que 4 Km², onde são realizados estudos detalhados do ciclo hidrológico. Em 
alguns casos são selecionadas bacias com algumas condições naturais alteradas para 
estudar seu efeito sobre o comportamento hidrológico, inferindo leis e demais relações. 
 
3. Caracterização fisiográfica de bacias hidrográficas 
A fisiografia corresponde ao estudo das características naturais existentes na 
superfície terrestre. Os estudos/levantamentos de caracterização fisiográfica buscam 
identificar aspectos físicos, geográficos e topográficos de uma bacia hidrográfica que 
contribuem par a compreensão do seu comportamento hidrológico. 
Os dados fisiográficos podem ser obtidos por meio de levantamentos de campo 
ou extraídos de fotografias áreas, imagens de satélite e cartas topográficas. Esses dados 
consistem em informações de área, altitude, declividade, comprimentos / distâncias 
entre outros. 
Os dados fisiográficos podem ser interpretados de forma direta ou convertidos 
em índices / indicadores aos quais são atribuídos significados hidrológicos. A 
caracterização fisiográfica mostra sua relevância por possibilitar uma melhor 
compreensão do comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica principalmente 
na ocorrência de eventos extremos. 
 
a) Área 
A área deve ser definida em relação a um dado ponto ao longo do canal, 
ou à própria saída ou confluência da bacia. A área total inclui todos os pontos situados a 
altitudes superiores à da saída da bacia e dentro do divisor topográfico que separa duas 
bacias adjacentes. 
Como o deflúvio pode ser originado de componentes superficiais e sub-
superficiais é possível existir uma área de drenagem superficial que não corresponde 
exatamente aos limites subterrâneos da bacia, ou seja, o divisor topográfico pode não 
coincidir com o divisor freático. 
A área é uma informação básica utilizada de forma direta para confecção 
de outros índices / indicadores fisiográficos de uma bacia hidrográfica. 
 
b) Forma da bacia 
 
A forma superficial de uma bacia hidrográfica influencia diretamente a 
distribuição de água na bacia com efeito direto no escoamento superficial podendo gerar 
cheias / vazões de pico. 
O formato da bacia é analisado principalmente através do cálculo de índices que 
relacionam este formato da bacia com a forma de figuras geométricas conhecidas. Os 
índices mais utilizados são: o fator de forma e o coeficiente de compacidade. 
Fator de forma – Kf 
O fator de forma expressa a tendência de uma dada bacia hidrográfica estar 
susceptível a ocorrência de eventos de cheias, ou seja, é um indicador qualitativo que 
manifesta, na ocorrência de um evento extremo de precipitação, a tendência de 
ocorrência de cheias. 
O fator de forma pode ser expresso pela Equação 1: 
 
 ̅
 
 (1) 
 
Em que, Kf corresponde ao fator de forma (adimensional), Lax representa o 
comprimento axial (km) e B refere-se ao comprimento médio dos segmentos de reta que 
cortam perpendicularmente o Lax da bacia conectando seus divisores topográficos – 
largura média da bacia hidrográfica (km). 
O comprimento axial da bacia é definido pelo segmento de reta que une a seção 
de controle de interesse ao divisor topográfico mais longínquo da bacia. 
Quanto mais próxima do formato de um quadrado, mais curtas tendem ser as 
drenagens e os níveis dos rios respondem de forma mais rápida a eventos de 
precipitação. Na Figura 1 é apresentada uma bacia com formato quadrado (a) e uma 
com formato retangular (b). 
 
 
Figura 1. Bacia com formato quadrado (a) e retangular (b). 
(a) (b) 
Quanto mais próximo da unidade, maior o chance a ocorrência de enchentes na bacia. 
Abaixo segue uma classificação do Kf: 
 Valores entre 1,00 e 0,75  Bacia sujeita a enchentes; 
 Valores entre 0,75 e 0,50  Bacia com tendência mediana a ocorrência de 
enchentes; 
 Valores abaixo de 0,50  Bacia não sujeita a ocorrência de enchentes. 
 
Coeficiente de Compacidade – Kc 
O coeficiente de compacidade expressa a relação entre o perímetro da bacia e a 
circunferência de um círculo de área igual à dabacia. É um numero adimensional que 
varia de acordo com a forma da bacia; quanto maior o coeficiente, mais longa é a bacia. 
Quanto mais próximo da unidade, mais circular é a bacia e maior é a sua tendência a 
gerar enchentes de grandes magnitudes. 
O fator de forma pode ser expresso pela Equação 2: 
 
 
√ 
 (2) 
Onde Kc representa o coeficiente de compacidade (adimensional), Pbh 
corresponde ao perímetro da bacia (km) e Abh reflete a área da bacia hidrográfica (km
2
). 
Na Figura 2 é apresentada uma bacia com formato circular (a) e uma com 
formato elíptico (b). 
(a) (b)
 
Figura 2. Bacia com formato circular (a) e elíptico (b). 
 
Abaixo segue uma classificação do Kc: 
 Valores entre 1,00 e 1,25  Bacia com alta propensão a ocorrência de grandes 
enchentes; 
 Valores entre 1,25 e 1,50  Bacia com tendência mediana a ocorrência de 
grandes enchentes; 
 Valores acima de 1,50  Bacia não sujeita a ocorrência de grandes enchentes. 
 
c) Sistema de drenagem 
 
O sistema de drenagem é constituído pelo rio principal e seus afluentes. O 
estudo das ramificações e do desenvolvimento do sistema é importante porque ele 
indica a velocidade com que a água deixa a bacia hidrográfica. O sistema de drenagem é 
analisado principalmente em relação à: constância do fluxo, ordem dos cursos de água e 
densidade de drenagem. 
 
Classificação quanto à constância do fluxo 
De acordo com o período de tempo durante o qual o fluxo ocorre, distinguem-se 
os seguintes tipos de rios: 
Perenes  São aqueles rios com fluxo durante todo ano hidrológico e 
apresentam canais bem definidos. 
Intermitentes Rios com fluxo durante todo período chuvoso e no período seco 
há uma tendência deles secarem. 
Efêmeros  São rios que surgem durante um evento chuvoso e tem seu fluxo 
finalizado durante o próprio evento ou pouco tempo após a finalização da chuva. Não 
apresentam canais bem definidos. 
 
Classificação quanto à ordem de drenagem 
A ordem de drenagem representa o grau de ramificação dos rios de uma bacia 
hidrográfica. É um indicador do desenvolvimento da rede de drenagem. Dentre os 
diversos métodos que possibilitam a definição da ordem de drenagem destaca-se o 
método proposto por Strahler. 
Este método propõe a classificação por segmentos (trechos) de rios. O início do 
processo de classificação se dá com os segmentos que não recebem contribuição a 
montante. Estes segmentos são definidos com de primeira ordem. 
Canais de segunda ordem são formados pela confluência de dois canais de 
primeira ordem. Está lógica é aplicada para as demais, onde a confluência de dois canais 
de ordem i resulta em um canal de ordem i+1 a jusante. 
Onde um canal de ordem menor encontrar um de ordem maior, o canal a jusante 
mantem a maior das duas ordens. 
A ordem da bacia hidrográfica é designada como a ordem do rio que passa pela 
seção de controle. A Figura 3 representa a classificação pelo método de Strahler para 
uma bacia de quarta ordem. 
 
1 1
1 1
1
1
1
1
1
1
1 1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
2
2
4
4
3
 
Figura 3. Classificação de Strahler para uma bacia de quarta ordem. 
 
Classificação quanto à densidade de drenagem - Dd 
A densidade de drenagem é definida como sendo a razão entre o comprimento 
total dos canais e a área da bacia hidrográfica. É um índice importante, pois reflete a 
influência da geologia, topografia, do solo e da vegetação da bacia hidrográfica, e está 
relacionado com o tempo gasto para a saída do escoamento superficial da bacia. A 
Equação 3 expressa o procedimento de cálculo da densidade de drenagem. 
 
∑ 
 
 (3) 
4ª Ordem 
Onde Dd representa da densidade de drenagem (km.km
-2
), ΣL corresponde ao 
somatório dos comprimentos de todas as drenagens da bacia (km) e A reflete a área da 
bacia hidrográfica (km
2
). 
As faixas de classificação deste índice irão variar de acordo com a base de dados 
que originou as informações que compõe o índice. Para base de dados oriunda de 
imagens de satélite a classificação é: 
Valores inferiores a 5 km.km
-2
  Baixa densidade de drenagem; 
Valores entre 5 e 13 km.km
-2
  Média densidade de drenagem; 
Valores superiores a 13 km.km
-2
  Alta densidade de drenagem. 
 
Frequência de drenos na bacia hidrográfica - Fd 
A Equação 4 expressa o procedimento de cálculo da frequência de drenos. 
 
 
 
 (4) 
 
Onde Fd representa da frequência de drenos (rios.km
-2
), N corresponde ao 
número de rios da bacia hidrográfica e A reflete a área da bacia hidrográfica (km
2
). 
 
Sinuosidade do curso d’água principal – S 
A Equação 5 expressa o procedimento de cálculo da sinuosidade do curso 
d’água principal. 
 
 
 
 (5) 
 
Onde S representa a sinuosidade do curso d’água principal (km.km
-1
), L 
corresponde ao comprimento real do curso d’água principal e Lt reflete a distância 
euclidiana entre a nascente e a seção de controle do rio de interesse (km). 
Quanto mais próximo da unidade, mais retilíneo é o curso d’água. 
 
Declividade do curso d’água principal 
A Equação 6 expressa o procedimento de cálculo da sinuosidade do curso 
d’água principal. 
 
 
 
 (6) 
 
Onde S1 representa a declividade do curso d’água principal (m.m
-1
), L 
corresponde ao comprimento real do curso d’água principal e ΔH reflete a diferença 
entre as cotas da nascente e seção de controle do rio principal (m). 
 
Extensão média do escoamento superficial – Cm 
Este parâmetro indica a distância média que a água de chuva teria que escoar 
sobre os terrenos da bacia, a partir do ponto onde ocorreu sua queda até o curso d’ água 
mais próximo. Ele representa a distância média do escoamento superficial. Com base na 
Equação 7 é obtido o valor de Cm. 
 
 
 
 (7) 
 
Onde Cm representa a extensão média do escoamento superficial 
(Adimensional), e Dd corresponde a densidade de drenagem da bacia (km.km
-2
). 
 
d) Relevo da bacia hidrográfica 
O relevo de uma bacia hidrográfica tem grande influência sobre os fatores 
meteorológicos e hidrológicos, pois a velocidade de escoamento superficial é 
determinada pela declividade do terreno, enquanto que a temperatura, a precipitação e a 
evaporação são influenciadas pela altitude da bacia. 
São informações relevantes para uma boa caracterização fisiográfica de uma 
bacia o levantamento da declividade média, mínima e máxima da bacia hidrográfica, 
elevação média da bacia e construção de curvas hipsométricas para a bacia hidrográfica.